【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种高功率锂离子电池及其制备方法，属于锂离子电池制备。
技术介绍
1、锂离子电池主要由正负极、隔膜、电解液和外壳等组成。正极通常使用锂化合物(如锂铁磷酸盐、锰酸锂等)作为活性物质，负极则使用石墨。隔膜用于隔离正负极，防止短路。电解液通常由锂盐和有机溶剂混合而成，用于提供离子传导途径。外壳则用于固定电芯结构，保护电芯免受外界环境和物理损伤。
2、在充电过程中，锂离子从正极释放并沿着电解液中的离子通道迁移到负极，并在负极上嵌入石墨结构中。这时，电池处于充电状态，储存了电能。在放电过程中，锂离子从负极释放并迁移到正极，以释放出储存的电能。整个充放电过程中，锂离子通过电解液和隔膜进行传输，而不是通过物质的化学反应。这使得锂离子电池能够多次循环充放电，具有较高的能量密度和使用寿命。
3、锂离子电池生产工序复杂，包括正负极材料制备、材料涂布、辊压、分切、辊压、分切、卷绕、组装、烘烤、注液、封口、化成等，其中化成是锂离子电池生产的关键的工序之一，它对锂离子电池性能的影响至关重要。
4、锂离子电池的化成是注液陈化后的电池第一次充电的过程，是电芯的活性物质激活的过程，其最实质性的内容是形成sei膜的过程(即首次充电时，li+第一次从正极活性材料中脱嵌，第一次到达负极石墨一侧，将在负极与电解液的相界面上形成覆盖在负极表面的钝化薄层)。sei膜在稳定电极活性材料、防止电解液持续不断的与活性物质发生不可逆化学反应方面起着至关重要的作用；稳定的sei膜可保证锂离子电池能够多次充放电工作并保持良好的电化学性
5、但是sei膜的形成过程非常复杂，影响因素较多，其中，化成工艺直接影响sei膜的成膜质量，决定了电芯的电性能。通常认为化成时小电流有助于形成稳定致密的sei膜，但长时间的小电流充电会导致sei膜形成的阻抗增大，从而对电池的倍率和循环等性能造成影响，而且单纯的小电流化成会使化成所需时间明显增加，降低车间生产效率。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术的第一个目的在于提供一种高功率锂离子电池的制备方法。
2、本专利技术的第二个目的在于提供上述制备方法所制备的高功率锂离子电池。
3、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
4、本专利技术一种高功率锂离子电池的制备方法，将单体电池于45-50℃陈化24-36h，然后再将单体电池进行化成处理即得，所述化成处理的过程为：先采用0.1-0.15c，优选为0.15c的充电电流，3500-3550mv的充电电压，进行第一步充电，第一步充电完成后静止2.5-3.5min，然后再采用0.3c-0.35c，优选为0.33c的充电电流，4180-4200mv的充电电压，0.01c-0.015c的截止电流，进行第二步充电，控制总充电时间为260-270min。
5、本专利技术中将注液封口后的单体电池进行高温45-50℃陈化24-36h，加速电解液扩散，使正负极活性材料和电解液充分浸润，随后进行化成处理，在sei膜成膜初期，采用0.15c小电流化成时，易生成有机锂盐组分，可保证sei膜的韧性，成膜后期增大充电电流至0.33c，易生成无机锂盐组分，可保证sei膜的致密型，最终形成结构稳定的sei膜。致密稳定的sei膜可以保证在大倍率放电时，有效抵抗锂离子大量快速脱出时对sei膜造成的冲击，减少副反应的发生，从而减少活性物质损失，在上述陈化与化成的协同作用下，最终获得具有优异倍率性能以用容量保持率的锂离子电池。
6、本专利技术在恒流恒压充电阶段采用先小后大阶梯式，不仅可以降低电池的极化水平，提高充电容量，而且可以有效减少充电时间，提高化成效率。在实际操作过程中在充电末端，电压达到目标值时转为恒定，而电流逐渐减小，达到截止电流后恒流恒压充电结束，将截止电流控制在本专利技术范围内，可以保证电池达到较高的荷电状态。
7、优选的方案，所述单体电池中的正极，按质量份数计，其组成如下：镍钴锰酸锂材料93.7-94.9份，pvdf1.3-1.5份，导电炭黑super-p li 1.5-2份，碳纳米管1.5-1.8中空结构的纳米碳纤维0.8-1.0份，镍酸锂3-3.5份。
8、本专利技术所提供的正极，以镍钴锰酸锂材料作为活性材料，掺入少量镍酸锂作为补锂剂，专利技术人发现，镍酸锂即能够有助于将铁锂等正极材料克容量发挥到极限，相较于金属补锂，成本显著降低，且更安全；可大幅提升电池循环寿命，另外掺入碳纤维(vgcf):导电碳纤维具有线性结构，在电极中容易形成良好的导电网络，表现出较好的导电性，因而减轻电极极化，降低电池内阻及改善电池性能在碳纤维作为导电剂的电池内部，活物质与导电剂接触形式为点线接触，相比于导电炭黑与导电石墨的点点接触形式，不仅有利于提高电极导电性，更能降低导电剂用量，提高电池容量vgcf添加在电极(正极)上，vgcf有很大的长径比，即使正极活性材料膨胀收缩后，其活性材料颗粒之间的间隙，可以有vgcf架桥连接，电子与离子传输不会间断，可大幅度提高电极的导电性。由于纳米碳纤维vgcf微结构是中空，可以让正电极吸纳更多的电解液，使得锂离子可以顺利快速嵌入，有利于高倍率充放电。vgcf是高强度纤维状长径比大的材料，可以增加电极板的可绕性，正极活性材料颗粒之间粘结力更强，不会因为绕曲而龟裂掉粉，可提高电极的强度。高导电导热特性，正极活性材料其导电性不好，添加纳米碳纤维以提高正极活性导电性，也提高正极导热系数，利于散热，而碳纳米管作为导电剂加入电极中可以构建通畅的电子导电三维网络，构成与活性材料之间的线性接触，阻抗低，整体导电性提升。相较于传统导电剂，碳纳米管可进一步减少导电剂添加量，从而提升电池整体带电量，本专利技术的正极材料，在导电炭黑、碳纳米管、中空结构的纳米碳纤维三种导电剂的协同作用下，具有优异的倍率性能，散热性能、循环寿命等综合性能。
9、进一步的优选，所述纳米碳纤维的长度为7-10μm，直径为100-120nm。
10、专利技术人发现，采用上述长度与直径的纳米碳纤维，最终所得电池的性能最优。
11、进一步的优选，所述镍钴锰酸锂材料的粒径为7-9μm。
12、专利技术人发现，将镍钴锰酸锂材料的粒径控制在上述范围内，最终所得电池的性能最优。
13、进一步的优选，所述镍钴锰酸锂材料选自正极5系或6系三元。
14、优选的方案，所述单体电池中的负极，按质量份数计，其组成如下：针状焦二次颗粒石墨94.5-94.7份，炭黑super p li 1.95-2.05份，cmc 1.2-1.25份，sbr 4.3-4.4份。
15、本专利技术的负极材料以针状焦二次颗粒石墨作为负极活性物质，采用炭黑super-pli作为导电剂，炭黑super-p li在扫描电镜下呈链状或葡萄状，单个炭黑颗粒具有非常大的比表面积。比石墨有更好的离子和电子导电能力，炭黑颗粒的高比表面积，堆积紧密有利于颗粒之间紧密接触在一起，组成了电极中的导电网络，有利于电解质的吸附而本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高功率锂离子电池的制备方法，其特征在于：将单体电池于45-50℃陈化24-36h，然后再将单体电池进行化成处理即得，所述化成处理的过程为：先采用0.1-0.15C的充电电流，3500-3550mV的充电电压，进行第一步充电，第一步充电完成后静止2.5-3.5min，然后再采用0.3C-0.35C的充电电流，4180-4200mV的充电电压，0.01C-0.015C的截止电流，进行第二步充电，控制总充电时间为260-270min。
2.根据权利要求1所述的一种高功率锂离子电池的制备方法，其特征在于：所述单体电池中的正极，按质量份数计，其组成如下：镍钴锰酸锂材料93.7-94.9份，PVDF 1.3-1.5份，导电炭黑Super-P Li 1.5-2份，碳纳米管1.5-1.8中空结构的纳米碳纤维0.8-1.0份，镍酸锂3-3.5份。
3.根据权利要求2所述的一种高功率锂离子电池的制备方法，其特征在于：
4.根据权利要求2所述的一种高功率锂离子电池的制备方法，其特征在于：
5.根据权利要求2所述的一种高功率锂离子电池的制备方法，其
6.根据权利要求1所述的一种高功率锂离子电池的制备方法，其特征在于：
7.根据权利要求1所述的一种高功率锂离子电池的制备方法，其特征在于：
8.权利要求1-7任意一项所述的制备方法所制备的高功率锂离子电池。
9.根据权利要求8所述的一种高功率锂离子电池，其特征在于：所述高功率锂离子电池为容量为2000mAh的高功率型圆柱型锂离子单体电池。
...【技术特征摘要】
1.一种高功率锂离子电池的制备方法，其特征在于：将单体电池于45-50℃陈化24-36h，然后再将单体电池进行化成处理即得，所述化成处理的过程为：先采用0.1-0.15c的充电电流，3500-3550mv的充电电压，进行第一步充电，第一步充电完成后静止2.5-3.5min，然后再采用0.3c-0.35c的充电电流，4180-4200mv的充电电压，0.01c-0.015c的截止电流，进行第二步充电，控制总充电时间为260-270min。
2.根据权利要求1所述的一种高功率锂离子电池的制备方法，其特征在于：所述单体电池中的正极，按质量份数计，其组成如下：镍钴锰酸锂材料93.7-94.9份，pvdf 1.3-1.5份，导电炭黑super-p li 1.5-2份，碳纳米管1.5-1....
【专利技术属性】
技术研发人员：朱敏，朱罗泉，唐垒，朱阳，连攀，姜帆，
申请(专利权)人：湖南蒙达新能源材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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